JPH05502764A - 障壁層を有する高感度高分解能ｘ線作像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 障壁層を有する高感度高分解能Ｘ線作像装置関連出願との関係 この出願は１９９０年１−０月１日に出願された係属中の米国特許出願通し番号 第０７１５９０．８４８号の部分継続である。

発明の分野 この発明は放射作像の分野、更に具体的に云えば、光検出器配列に光学的に結合 したシンチレータ配列を持つ固体Ｘ線作像装置の分野に関する。

発明の背景 Ｘ線像をめる為に現在種々の方式を利用し得る。普通の１つの方式は、Ｘ線吸収 発光体スクリーンを用い、このスクリーンが放出する光放射が発光体スクリーン に隣接して保持された写真フィルムの露出をする。この方式は分解能か高いと云 う利点があるが、可視Ｘ線像を得るには写真フィルムを現像する必要がある為に 、実時間では効果がない。

別の方式がＸ線イメージ増倍管であり、Ｘ線が蛍光スクリーンによって吸収され 、このスクリーンが放出する光子か光電子放出材料の層に吸収され、この材料が 放出する電子が加速されて発光体スクリーンに集束され、一層強度の高い可視像 を発生する。この装置は実時間で動作するが、光の散乱、不完全な電子光学系、 イメーン増倍管をカメラに結合する光学系の鮮明さの欠除及びその他の効果の為 、分解能が比較的低い脅かできると云う欠点がある。更に、これは嵩ばり、脆く 、高価であり、動作させるのに高い電圧を必要とする。

発明の名称「構造Ｘ線発光体スクリーン」と云うルポスキー他に付与された米国 特許第４．０１１．４５４号（その全体をこ＼て引用する）には、蛍光スクリー ンとして成る構造のシンチレータ材料を使うことによって分解能を高めた変形Ｘ 線イメー／増倍装置が記載されている。この成る構造のシンチレータ・スクリー ンは真空蒸着方法によって作られ、源のホードからＣｓｌを蒸発させ、成る地形 構造の面に沈ｆｉＬで、柱状シンチレータ要素を作る二とによって製造される。

沈積の間、この構造面は５０’Ｃ乃至】５０℃の範囲内の温度に保たれる。その 後シンチレータを、４５０℃乃至５００℃で焼成してシンチレータを固める。こ の後も沈積過程を繰返して、一層背の高いシンチレータ要素を作る。この後、４ ５０℃乃至５００’Ｃてもう１回焼成してシンチレータを固める。最後の沈積の 後、／ン千レータを６１５℃で焼成する。

最近、電子式像処理技術か急速に進歩した。こう云う進歩により、計算機式断層 写真法（ＣＴ）の装置か実現できる様になったたけてなく、医療用診断の道具と して非常に貴重になった。然し、こう云う装置は典形的なＸ線装置よりもすっと 大形で一層高価であり、身体の＠部Ｘ線撮影像ではなく、身体を通るスライスの 像をめるのに一層適している。

改良された変調伝達関数（ＭＴＦ）を持つ高分解能Ｘ線作像装置に対する要望か ある。変調伝達関数は、出方のコントラストを人力の変調で除したちのであり、 空間変調周波数の関数である。

今日、半導体感光作像配列が、テレヒンヨノ・カメラ、フックシミ１１装置及び 広い範囲の種々のその他の用途に使う為に広く利用し得る。１９９０年３月６日 にビアラーンに付与された米国特許第４．９０６．８５０号に記載されている装 置は、半導体光検出器マトリクス及びシンチレータ配列を用いた放射線像検出装 置の一例である。ビアラーンの装置は、半導体光検出器マトリクスの上に配置さ れた酸化シリコン又は窒化シリコンの保護層を使うことを記載しており、溝を切 込んでランド部分を形成し、このランド部分の上にシンチレータ結晶を形成する 。ビアラ〜シに記載される様な装置は、窒化ノリコン又は酸化シリコンだけを使 う時、ランド部分を形成するのに要する厚さ及び良好な透光性の両方を持つ一様 な保護層を形成するのが困難であるという点て、問題かあることか分かった。ポ リイミドの様な他の材料は、透光特性が良好であって、厚手の層でも、パターン ぎめか容易であるので、この様な装置の保護及び／′又は絶縁層として使うこと ができる。然し、こう云う重合体層は、光検出器配列内の重合体の内、早く沈積 した層は、その後の未硬化の重合体層を沈積する時に必然的に存在する有機溶媒 に露出した時、膨潤し、ひび割れし、又はその他の形で構造的に劣化するので、 別の問題かある。

こう云う有機溶媒は、酸化インジウム錫の様な望ましくは薄手の普通の電極材料 を介して容易に滲出し、その為、その下に重合体層を持つ装置に構造的な損傷を 招く惧れかある。この様な溶媒に抵抗する様に電極を一層厚手に作ることは、電 極の透光性を引下げると共にその電気抵抗を増加し、その何れの変化も装置の全 体的な性能に悪影響かあるので、望ましくない。

この為、典形的にはＸ線フィルムに作られる様な種類のＸ線像に対する実時間の 放射作像装置の分解能を高めると共に、像データの電子処理を容易にする為に、 光出力ではなく、放射像の電気信号出力が得られる様にする、製造か容易で有効 な装置に対する要望かある。

従って、この発明の１つの目的は、高い分解能を持つ電子出力のＸ線感知２次元 作像配列を提供することである。

この発明の別の目的は、重合体の様な有機被膜を用いて、光検出器配列の上に配 置される個別のシンチレータ要素を支持する基礎としての地形パターンの面の特 徴を形成し、分解能の高い作像信号か得られる様にした製造し易い作像装置を提 供することである。

発明の要約 この発明では、Ｘ線作像配列か、成る構造のシンチレータ配列と組合せた、地形 パターンの面の特徴を有する光検出器配列で構成され、シンチレータ配列か入射 Ｘ線を吸収Ｌ１それを光検出器配列によって感知される可視光に変換する。光検 出器配列の地形パターンの面の特徴は、配列内の１つ又は更に多くの光検出器と 実質的に整合したシンチレータ支持アイランドで構成される。シンチレータ配列 は、支持アイランドの上に配置された個別の桂状のシンチレータ要素で構成され 、個々のシンチレータ要素の内部で発生されたルミネッセンスをそれに関連した 光検出器で収集する様になっている。少なくとも光検出器の能動部分と支持アイ ランドの間に障壁層か配置され、支持アイランドとシンチレータ要素の間に保護 覆いを配置するこさが好ましい。

障壁層か支持アイランドを光検出器から化学的に分離し、好ましくはポリイミド 絶縁層を形成する製造方法に使われる様な有機溶媒に対して実質的に不浸透であ る無機誘電体材料で構成される。障壁層を形成するには酸化シリコンを使うのが 有利である。

一実施例では、各々のアイランド支持構造及び関連するシンチレータ要素が配列 の個別の１つの光検出器の能動区域と整合している。ドープしたＣｓｌの様なシ ンチレータ材料を支持アイランドの上に沈積するか、その時の条件は、成る構造 の柱状にシンチレータ材料が成長する様にし、こうして各々の支持アイランドの 上にこの構造のシンチレータ材料の別々の要素が成長する様にする。作像装置を 形成する方法は、装置を２５０℃を越える温度にさらさない。

１ミリ当たりの線対５個までの空間周波数での応答を持たせる為、支持アイラン ドは幅６０乃至９０ミクロンにし、中心間の間隔を１００ミクロンに配置するこ とか好ましいうノンチレータ要素は、少ないＸ線量でも何効である様にするのに 十分なＸ線阻止能を持たせる様に、約１５０１’Ｊ至４５０ミクロンの高さを持 つことか好ましい。

／ンチレータ要素の間にあって、それらを隔て−いるすき間は、二酸化チタンの 様な反射材料で埋めて、集光効率を改善すると共に、隣合った要素の間の漏話を 最小限に抑えることかできる。

この発明の要旨は、特許請求の範囲に具体的に且つ明確に記載しであるか、この 発明の構成、作用及びその他の目的卸びに利点は、以下図面について説明すると ころから最もよく理解されよう。図面全体に亘り、同様な部分に；ま同し参照記 号を用いている。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明の光検出器配列の一部分の様式化した斜視図である、 第２図は第１叉に示した装置の一部分を線Ａ−Ａで切った断面図である。

第、３図はこの発明の一実施例による製造ｊｊ法の一工程の開のこの発明の装置 の断面図である。

第４図はこの発明の一実施例に従って構成された装置の断面図である。

第５図はこの発明の一実施例に従って構成された放射作像装置の一部分の様式化 した斜視図である。

詳しい説明 第１図には、放射作像装置の光検出器配列５の小さな一部分を様式化した斜視図 で示しである。検出器配列５は、破線でその輪郭を示した復数個の別々の光検出 器５ｏて構成される。この光検出器配列は、行及び列の配列に配置した薄膜トラ ンジスタと、その上に配置したフォトダイオードとて構成される一般的な形式で あることか好ましい。薄膜トランジスタか、薄膜トランジスタのゲート電極を各 々の行に沿って並ノリに接続し、月っ薄嗅トランンスタのソース又は出力電極を 各々のノリに沿って接続することにより、フォトダイオードからの電荷の読出し を制御する。この様な光検出器配列は典形的な寸法か２０．．１ｘ２０ｃｍから ４０：ｍ、＜　４　Ｑ　Ｃｍまて＼あり、個々の画素は中心間の間隔が１００乃 至２００ミクロンである。従って、光検出器の総数は、組立てた作像装置では、 約１００万乃至約１７００万又は更に多くなることかある。

第２図は光検出器配列５の内の光検出器５０て構成された代表的な一部分を第１ 図の線、へ−Ａで切った断面図である。第２図に示す様に、光検出器配列が基板 １ｏの上に配置胃される。基板は典形的にはケート誘電体肢膜１５によって覆わ れている。光検出器５０は、これから詳しく説明するか、７リコノ・フォトダイ オードであることが好ましい。

二の代りに、光検出器５０かこの他の公知の固体光検出器で構成されていてもよ い。非晶質シリコンのフォトダイオードは典形的には、誘電体層］５の上に配置 された下側接点メタライズ層３ｏを有し、これはその上に残りの構成部分を作る ことかできる基部を形成する様になっている。データ１ｉ１２０も接点メタライ ズ層３０から隔て＼誘電体賽１５の上に配置されており、典形的には配列内の列 毎に、光検出器５０からの読出しを制御する薄膜トランジスタ（図面に示してな い）のソース（又はトレイン）を接続する為に使われる。データ線２０及び接点 メタライズ層３０の縁部分は典形的には薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）誘電体層１ 層２５によって覆われており、この被覆層は、薄摸トラノンスタを製造する時の 一部分として、基板の略全部の上に配置されている。基板〕０は、公知の様に、 硝子又は同様な基板材料で構成するのか有利であり、ケート誘電体被膜］５は酸 化シリコン、窒化シリコノ又は同様な誘電体材料で構成するのか有利である。接 点メタライズ層３０は、モリブデン、又は誘電体層１５に対する接着力の良好な 同様な導体で構成するのか有利である。ＴＰＴ誘電体被覆層２５は典形的にはゲ ート誘電体層１５と同様な材料で構成される。

典形的には、光検出器５０か、接点メタライズ層３０の上に配置され、それとオ ーミックに接触する水素化非晶質ノリコン等で構成された感光材料層５４を有す る。光検出器誘電体層６０かＴＰＴ誘電体被覆層２５、並びに感光材料層５４の 縁部分５４Ａ、５４Ｂの上に配置される。光検出器誘電体層６０は、信号又はデ ータ線と、組立てられた作像装置に重なる電極との間の静電容量を少なくする様 に選ばれた厚さを持つことか好ましい。光検出器誘電体層６Ｏの厚さは、約１０ 乃至２０ミクロンであるのか望ましく、配列の上に沈積された後、かなり滑らか な勾配の上面を持つ様に、配列内の光検出器の間の全ての地形的な特徴の上でか なり一様である。光検出器誘電体層６０はポリイミドの様な有機誘電体層膜で構 成するのが有利であり、これは適用するのか容易であり、この様な比較的厚手の 層に略一様な構造を作り、誘電体特性も良好である。

共通電極７０か光検出器誘電体層６０の上に配置され、感光材料層の内、光検出 器誘電体層６０によって覆われていない部分とオーミックに接触する。共通電極 ７０は、酸化インンウム錫等の様に電気抵抗の小さい光学的に透明な材料で構成 するのか有利であり、厚さは約５０ｎｍ乃至３０Ｑｎｍである。共通電極７０の 内、感光材料層５４に重なる部分と感光材料とは、光検出器５０の能動区域５６ 、即ち、入射光を光検出器５０て検出して電気信号に変換することのできる光検 出器配列の区域を構成する。

光検出器配列を、Ｘ線の様な入射した放射を吸収した時にルミネッセンスを発す るシンチレータ材料に光学的に結合することにより、放射作像装置を構成するこ とかできる。

こうして、この装置か、シンチレータ材料によって放出されたルミネッセンスを 電子作像信号に変換する。一様なシンチレータ材料のブロックを使ってもよいか 、そう云う構成にすると、Ｘ線を吸収した時にシンチレータによって放出される ルミネッセンスかシンチレータ内で不規則な方向に放出される為に、分解能か低 くなる。この様にシンチレ−夕内部で凡ゆる方向にルミネッセンスか放出される と、各々の光検出器が、その真上からそれに向がって放出されたルミネッセンス と、近くの他の光検出器から、この特定の光検出器内で吸収される様な放出方向 に放出されたルミネッセンスとに応答する様になってしまう。この結果、像のス ミヤリングが生し、変調伝達関数を低下させ、従ってそれか作る電子像は、光検 出器配列自体よりも分解能か実質的に劣るものになる。

分解能の高いＸ線作像装置を形成する為には、１つの光検出器と整合して発生さ れた光を、その光検出器によって収集される様に実質的に制限するシンチレータ 構造を設けることか必要である。更に、高い感度を保証する十分なＸ線阻止能を 持たせる為には、利用し得る大抵のシンチレータ材料は厚さ１５０乃至４５０ミ クロン近辺でなければならない。この為、この様な一様のシンチレータを感光作 像配列に結合し、その後シンチレータをエンチングして、感光作像配列と整合し た個別の要素を形成しようとすることは、実現性の上で問題かあり、極めて時間 かか＼ることになろう。

その内部で放出されたルミネッセンスを保っていて、それを配列内のそれと整合 した光検出器に差向ける様な構造になっている個別のシンチレータ要素を持つノ ツチレータを使えば、ノツチレータの特定の領域で発生されたルミネッセンスか 、その領域と整合した光検出器によって集光されると云う最適の解決策にとって 所望の構造になる。この様な構造は、反射性の側面を持つ個別のシンチレータ要 素を組合せてシンチレータ配列を形成し、このシンチレータ配列を光検出器配列 と整合させることによって作ることができる。然し、中心間間隔か１００乃至２ ００ミクロンで配置されていて、何百万個もの画素を構成している光検出器を持 つ装置では、個々の要素からこう云う配列を組立てることは困難であり、時間か か＼す、現時点ては実用的ではない。

この発明では、その上にノツチレータ要素を設けることのできる光検出器配列に 地形パターンの面の特徴を設けることにより、この様な所望の放射作像装置の構 造を組立てることかできる。この地形パターンの面の特徴が、第４図に示す様な 相隔たる隆起したシンチレータ支持アイランド９０て構成され、その上に所望の 寸法を持つ成る構造のシンチレータ配列を成長させることかできる。個別のシン チレータ要素を互いに最もよく隔離する為、各々のシンチレータ支持アイランド は光検出器配列より上方の高さが約１０乃至約４０ミクロンで、その上にそれを 設ける下側の材料とよく接着し、比較的垂直の側壁を持ち、放射作像装置内の他 の構造に悪影響を与えずに形成することができることか好ましい。重合体、特に ポリイミドの様な有機被膜が、必要な厚さに沈積するのか容易であり、所望のア イランド構造を形成する為のパターンぎめか比較的容易で、放射作像装置の製造 並びに使用中に構造的な安定性が良好である点て、支持アイランドを形成するの に有利に用いられる。

既にその構造内にポリイミドを持っている装置の上にこの後のポリイミド層を適 用することは、未硬化の、この後で沈積する層内に含まれている有機溶媒が下側 にあるポリイミド構造と接触すれば、問題を起こす慣れかある。この為、上に述 へた様な光検出器配列５（第１図）の上に追加のポリイミド層を適用することは 、未硬化の、後から沈積するポリイミド層が共通電極層７０を介してその下にあ るポリイミド層の中に滲出し、そのひび割れ、膨潤、溶解、接着力の喪失又はそ の他の構造的な完全さの劣化を招く慣れかある点て、第２図に示す様な光検出器 誘電体層６０の構造的な完全さに悪影響を与える惧れがある。

この発明では、第３図に示す様に、共通電極７０の上に障壁層８０を設ける。障 壁層８０がその下にある光検出器を支持アイランド構造から化学的に分離し、製 造過程の間、障壁層はアイランド構造を形成するのに使われる材料とその下にあ る光検出器配列の構造との間の化学的な相互作用を実質的に防止する。庫壁層は 、有機溶媒に対して実質的に不浸透性である材料、例えば酸化シリコン等の様な 無機誘電体材料で構成される。障壁層８０か、実質的に光学的に透明であって、 シンチレータ材料からのルミネッセンスを支持アイランド構造を介して光検出器 配列へ光学的に透過するのを最適にすることが有利である。更に、障壁層８０は 、比較的低い温度、例えば約２５０℃又はそれ未満で沈積することかでき、約２ ５０℃の温度にさらされた時、目立って膨張したり、ひび割れしたり、接着力を 失ったり或いはその他の形で構造的に劣化するこ乏のない様に、その構造的な完 全さを保つ材料で構成することが好ましい。

約２５０℃という温度を選んだのは、配列内の光検出器は、シンチレータを製造 する過程の時よりも一層高い温度にさらされると、損傷を受ける慣れがあるから である。更に、この発明を実施するのに必要ではないが、障壁層が、支持アイラ ンドの材料及び共通電極の材料に対して選択的なエツチングかできる材料で構成 されることか好ましい。即ち、支持アイランドを所定のエッチャントを用いて必 ずしも障壁層を通抜けずにエツチングすることかでき、障壁層を所定のエッチャ ントを用いてエツチングするが、共通電極を通らない様にすることか望ましい。

障壁層は、それが最も厚手である領域で十分な量のポリイミド材料が除去される 様に保証する為、その層がかなりの厚さの一様性（例えば５％）を持つ場合でも 、ポリイミド層のエツチングが必然的に成る過剰エツチングを必要とするので、 支持アイランドを形成する為のずっと厚手のポリイミド層のパターンぎめの間、 比較的薄手の共通電極を保護するのにも役立つ。

ポリイミド層をかなり慎重にエツチングしても、共通電極の成る部分では、約３ ０ｎｍまでの酸化インジウム錫が除去されることがある。

障壁層８０は約１００乃至１５００ｎｍの厚さを持つことが好ましく、化学反応 気相成長又は同様な公知の方法によって沈積される。例えば、シリコン源として テトラエトキシシリケート（ＴＥ０１）を使って、約２５０’Ｃで、障壁層をプ ラズマ強化化学反応気相成長方法で約５００ｎｍｌ”Ｊ至７５０ｎｍの厚さに沈 積する時、障壁層８０は有機溶媒に対して実質的に不浸透性である。

障壁層８０の上にポリイミド層９２（第３図）を配置する。ポリイミド層９２は デュポン２５００シリーズ又はチバ・ガイキー２００シリーズのポリイミドの様 なポリイミド前駆体を吹付は又は回転付着させ、その後それを硬化させて障壁層 ８０の上にある間にポリイミドに変換することによって沈積することか好ましい 。ポリイミド層９２の厚さは約１０乃至４０ミクロンであることが好ましい。こ の代わりに、このポリイミド層９２は、Ｅ、１．　デュポン・ドウ・ネムアース ・カンパニーから入手し得るカプトン（登録商標）ポリイミドの様なポリイミド の予め形成したシートをゼネラル・エレクトリック・カンパニイから入手し得る ウルテム（登録商標）ポリエーテルイミド樹脂の様な接着剤層と組合せて用い、 ウルテム樹脂によってカプトン・ポリイミドを約２２０６Ｃ乃至２５０℃の範囲 内の温度で障壁層に積層することによっても形成することかできる。

これは、発明の名称「重合体被摸オーバーレ一層を用いて集積回路チップをパラ ケーンする方法」と云うＣ，Ｗ、　アイケルバーガー他に付与された米国特許第 ４．．９３３．０４２号に記載されている。

保護覆い層９４をポリイミド層９２の上に設けて、ポリイミド層と、パターンぎ めした支持アイランド構造の上に沈積すべきシンチレータ材料との間の化学的な 相互作用を最小限に抑えるのが有利である。保護層９４は、二酸化ンリコノの様 に、障壁層８０に使われるのと同様な無機誘電体で構成することが好ましく、厚 さは屹　４乃至１．５ミクロンである。

第３図に示す多層構造をパターンぎめして、複数個のアイラット構造９０を形成 する。具体的に云うと、保護層９４及びポリイミド層９２を選択的にエンチング して、各々の光検出器の能動区域５６と実質的に整合した位置で、光検出器配列 ５の上に配置される支持アイランｌ”９０を残す。

その代表的な１つを第４図に示す。液相又は気相からの公知の化学的なエッチフ グ方法又は適当と考えられるその組合せを使って、保護層及びポリイミド層をパ ターンぎめすることかできる。この代わりに、レーザーによる削磨又は同様なパ ターンぎめ方法を使うことができる。ポリイミド前駆体を前駆体として回転付着 し、その後硬化させ又は反応させてポリイミドを形成する場合、ポリイミド前駆 体が完全に硬化する前に材料をエツチングすることにより、支持アイランドを形 成する為にポリイミド層の一部分を除去する過程を簡単にすることができる。ル ミネッセンスかＸ線作像配列の１つの要素から別の要素へ散乱するのを最小限に 抑える為に、支持アイランドのすぐ下にないポリイミドを全部除去することが好 ましい。障壁層８０は、ポリイミド層について上に述べたのと同様な方法によっ てエツチングすることかできる。第４図に示す様に、障壁層８０は、支持アイラ ット９０の下にある場所を除いて、共通電極７０の面から除去することができる 。この代わりに、共通電極７０に必要な電気接点を付けることができる様に選ば れた場所で十分な量が除去されている限り、支持アイランドをパターンぎめした 後、障壁層８０は実質的にその場所に残しておいてもよい。

各々の支持アイランド９０か配列内の１つの光検出器の能動区域の上に実質的に 整合している。光検出器を中心間間隔１．　ＯＯミクロンに配置した矩形の光検 出器配列では、支持アイランドは幅が６０乃至９０ミクロンで、隣合った支持ア イランドの側壁の間の距離が１０乃至４０ミクロンであることか好ましい。

現在好ましいと考えられるシンチレータ材料はドープされた沃化セシウム（Ｃｓ ｌ）であり、これはナトリウム、タリウム又はその他の任意の適当なドーパンと でドープすることができる。光検出器配列５は、過度の劣化を防ぐ為に、約２５ ０℃未満の温度に保たなければならないから、米国特許第４．０１１．４５４号 に記載されている方法をそのま＼使うことはできない。然し、４５０℃乃至５０ ０°Ｃ及び６１５°Ｃに於ける焼成工程をこの方法から省略しても、満足し得る シンチレータ配列の構造が達成される。

即ち、焼成工程を省略しながら、前に引用したルポスキー他の米国特許第４．０ １１．．４５４号に記載された様に沃化セシウムのシンチレータ材料を成長させ て、この方法全体に亘り、光検出器配列が約２５０℃未満の温度に保たれる様に することが好ましい。この成長を行なうには、Ｃｓｌの成長パターンを制御する 様にパターンぎめした支持アイラットを持つ光検出器配列を、粉末の沃化セシウ ムを入れた蒸着ボートと共に、蒸発沈積室に配置する。

関連した支持アイランド構造を持つ光検出器配列はその表面に対する法線に対し て比較的大きな角度でのみ、沈積材料を受ける様に位置ぎめする。こうすると、 Ｃｓｌが配列の内、支持アイランド以外の部分に沈積されることか防止され又は 最小限に抑えられ、その結果、各々の支持アイランドの上に複数個の別々のシン チレータ要素１００か成長する。こう云う効果は、じゃま板又はその他の障害を 蒸着ポートと光検出器配列の間に配置し、蒸着室の壁を高温に保つことにより、 又は入射する材料の移動方向に対して光検出器配列を成る角度に配置することに よって達成することができる。こう云う状態では、沃化セシウムは光検出器配列 に、その法線に対して十分大きな角度で到着し、その為、略支持アイランド９０ の上だけに沈積される。沃化セシウムは、その性質により、柱状の形に成長する 傾向があるので、適正なプロセス制御により、隣合った要素が合体せずに、１５ ０乃至４５０ミクロン又はそれ以上の高さまで成長することができる。ルボスキ ー他の米国特許に記載されている高温工程を用いずに、満足し得るシンチレータ 要素が得られることが分かった。特に、構造全体は製造過程全体を通して、２５ ０°Ｃ未満に抑えられている。蒸着の代わりに、シンチレータ要素を成長させる のに、スパッタリング又は化学反応気相成長を用いてもよい。

この構造のシンチレータ要素１００を成長させた後、個別のシンチレータ要素の 全体的に矩形の平行６面体の形は、その中で発生された光を個々の要素の中にト ラップする傾向があり、その結果、その中で発生された光の大部分かその下にあ る光検出器によって収集される。然し、若干の光は、内部全反射されない程、法 線に接近してその側面に入射することにより、個々の要素から脱出することかあ る。

この様な脱出する光は隣接した要素に入り、それに関連した光検出器によって収 集されることかある。こう云う漏話かあると、像の分解能及びコントラストの両 方が低下し、その為、望ましくない。この様な漏話の程度は、個別のシンチレー タ要素１００の間のすき間９６（第５図）を光吸収材又は光反射体（図に示して ない）で埋めることによって減らすことかできる。光反射材料は二酸化チタン、 酸化マグネシウム及び酸化鉛があり、これは微細な粉末として入れることができ る。シンチレータ構造を軽く振動させると、この粉末を隣合ったシンチレータの 柱の間のすき間に落着かせるのを助けることかできる。

沃化セシウム要素の上端の上に反射材料を沈積して、そうしない場合にこう云う 端から出てくる光を反射することが好ましい。この反射層は、沃化セシウム要素 の成長したま＼の端の上に直接的に沈積してもよいし、更に好ましい方法として は、こう云う要素を前もって軽く研磨しておいて、更に平面状の面を持たせるこ とかできる。希望によっては、シリコーン、・ポツティング・ケルの様な環境保 護層及び保護Ｘ線窓を放射作像装置１１０全体の上に沈積して、外部から誘起さ れる構造の変化を最小限に抑えることかできる。

放射作像装置の製造がこれで完了したので、この作像装置の配列を使って、Ｘ線 を検出し、それを電子信号に変換し、この電子信号を直接的にか、又はそれか望 ましいと考えられ＼ば、像の品質又は情報内容を強める為のデータ縮小の後に、 読出し像に変換することかできる。このＸ線作像配列は、光検出器配列を動作さ せるのに低い電圧しか必要とせず、頑丈で保守かいらない。

この配列は、セル寸法か小さく、各々のセル内で発生されたルミネッセンスの略 全部を同じセルに制限することができる為、分解能が高いという利点がある。更 に、厚手のＸ線吸収シンチレータ要素が入射するＸ線のかなりの部分を吸収する ことかできる為に、感度か比較的高いという利点かある。

トープされたＣｓＩかシンチレータ材料として現在好ましいと考えられるか、こ の様な構造の配列に設けることのできるこの他のシンチレータ材料も使うことが できる。この様な構造の配列は、Ｃｓｌの場合の様なパターンぎめした成長によ り、又は鋸引、レーザーによる側層、化学的なエツチング又はその他の方法によ り、シンチレータ材料のブロックを適当な寸法及び性質を持つ個別の要素に変換 することによって作ることかできる。

この発明の成る好ましい実施例を詳しく説明したか、当業者には種々の変更か考 えられよう。従って、請求の範囲は、この発明の範囲内に入るこの様な全ての変 更を包括するものであることを承知されたい。

ＦＩＧ、７ 要　約　書 放射作像装置が地形パターンの面の特徴を持つ光検出器配列を含む。この特徴は 、光検出器配列内の１つ又は更に多くの光検出器の能動部分の上に配置された支 持アイランドを含む。個別の柱状のシンチレータ要素を持つ成る構造のシンチレ ータ配列が光検出器配列に対して固定関係に配置され、個別のンンチレ〜り要素 がンンチレータ支持アイランドの上に配置される様にする。支持アイランドと光 検出器配列の間に障壁層を配置して、製造過程の間、支持アイランドを形成する 材料とその下にある光検出器配列との間の化学的な相互作用を最小限に抑える。

支持アイランドをパターンぎめした後、支持アイランドの上にシンチレータ材料 を選択的に沈積することにより、シンチレータ要素を成長させる。

国際調査報告 １ｎ喝ｅｍｅａｅｌＩ＋＋ＡｏｐＨ＋＊ｌｏ＋Ｎ。ρＣＴ／ＵＳ９］１０７］４ ６国際調査報告

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．配列に配置されていて、その各々が、そこでルミネッセンスが電気信号に変 換される能動区域を持つ様な複数個の光検出器と、各々の光検出器の能動領域の 上に配置された障壁層と、各々の当該アイランドが前記障壁層の上に配置されて いて、夫々の光検出器の少なくとも１つの能動区域と実質的に整合すると共に第 １の端面及び第２の端面を持ち、該第１の端面が前記障壁層と接する複数個のシ ンチレータ支持アイランドと、複数個の個別のシンチレータ要素で構成されたシ ンチレータ配列とを有し、各々の個別のシンチレータ要素は柱状の形を持ってい て夫々の支持アイランドの上に配置されている放射作像装置。
2. ２．前記シンチレータ支持アイランドの第２の端面の上に配置された保護覆いを 有する請求項１記載の放射作像装置。
3. ３．前記支持アイランドが有機被膜で構成されていて、前記障壁層及び前記保護 覆いの夫々が無機誘電体で構成されている請求項２記載の放射作像装置。
4. ４．前記障壁層が有機溶媒に対して実質的に不浸透性である請求項１記載の放射 作像装置。
5. ５．前記障壁層が酸化シリコンで構成される請求項３記載の放射作像装置。
6. ６．前記シンチレータ支持アイランドが、前記障壁層が実質的にその作用を受け ない様な過程によってエッチング可能である材料で構成されている請求項１記載 の放射作像装置。
7. ７．前記障壁層が実質的に光学的に透明である請求項１記載の放射作像装置。
8. ８．前記障壁層が、約２５０℃より低い温度で前記光検出器の配列上に沈積する ことができる材料で構成されている請求項１記載の放射作像装置。
9. ９．前記障壁層が約２５０℃の温度まで構造的な安定性を保有する材料で構成さ れている請求項１記載の放射作像装置。
10. １０．各々のシンチレータ要素の高さがその底の幅の少なくとも２倍である請求 項１記載の放射作像装置。
11. １１．前記シンチレータ支持アイランドが何れも重合体で構成されている請求項 ３記載の放射作像装置。
12. １２．前記重合体がポリイミドである請求項１１記載の放射作像装置。
13. １３．シンチレータ配列が沃化セシウムで構成されている請求項１記載の放射作 像装置。
14. １４．前記障壁層の厚さが約１００乃至１５００ｎｍである請求項１記載の放射 作像装置。
15. １５．前記第１の端面及び第２の端面の間の前記支持アイランドの厚さが約１０ 乃至４０ミクロンである請求項１記載の放射作像装置。
16. １６．前記光検出器の配列が光検出器誘電体層を有し、該誘電体属は前記支持ア イランドと同じ材料で構成されている請求項３記載の放射作像装置。
17. １７．各々の支持アイランドが１つの能動区域だけと整合している請求項１記載 の放射作像装置。
18. １８．放射作像装置を作る方法に於て、複数個の光検出器で構成された光検出器 配列を用意し、各々の光検出器は能動領域を持ち、前記光検出器配列は相隔たる 隆起した支持アイランドを含む或る地形パターンにした面の特徴を有し、該支持 アイランドの中心のパターンは前記光検出器の中心のパターンと略同じであり、 前記支持アイランドの中心が夫々の光検出器の能動区域の中心と略整合しており 、前記支持アイランドの上に或る構造のシンチレータ材料を形成し、該構造のシ ンチレータ材料が、前記支持アイランドの上に配置されていて、それと実質的に 整合している別々のシンチレータ要素を形成する工程を含む方法。
19. １９．地形パターンの面の特徴を持つ光検出器配列を用意する工程が、光検出器 の上に障壁層を沈積し、該障壁層の上に有機被膜を沈積し、少なくとも前記有機 被膜をパターンぎめして相隔たる支持アイランドを形成することを含む請求項１ ８記載の方法。
20. ２０．地形パターンの面の特徴を有する光検出器配列を用意する工程が、更に、 前記有機被膜の上に保護覆いを沈積し、前記有機被膜に対応して前記保護覆いを パターンぎめする工程を含む請求項１９記載の方法。
21. ２１．形成する工程が、蒸着、スパッタリング又は化学反応気相成長によって前 記シンチレータ要素を前記支持アイランドの上に成長させることを含む請求項１ ８記載の方法。
22. ２２．シンチレータ材料に希望する組成を持つシンチレータ源材料の本体の蒸発 によって沈積蒸気が作られる請求項２１記載の方法。
23. ２３．障壁層を沈積する工程が、シリコンの源として、テトラエトキシシリケー トを用いた二酸化シリコンのプラズマ強化化学反応気相成長による請求項１８記 載の方法。
24. ２４．前記障壁層を沈積する工程、前記有機被膜を沈積する工程、前記保護覆い を沈積する工程及び前記構造のシンチレータ材料を形成する工程全体に亘り、光 検出器配列が２５０℃未満の温度に保たれる請求項１８記載の方法。
25. ２５．或る地形パターンの面の特徴を持つと共に複数個の光検出器で構成されて いて、前記面の特徴は、光検出器の上に位置ぎめされた相隔たる支持アイランド 、及び支持アイランドを光検出器から化学的に分離する障壁手段で構成されてい る様な光検出器配列と、夫々柱状の形を有する個別のシンチレータ要素で構成さ れたシンチレータ配列とを有し、前記光検出器配列及びシンチレータ配列は、シ ンチレータ要素を夫々の支持アイランドと整合させて互いに固定した関係に配置 されている放射作像装置。
26. ２６．前記障壁手段が無機誘電体材料の層で構成される請求項２５記載の放射作 像装置。
27. ２７．地形パターンの面の特徴が有機被膜で構成されている請求項２６記載の放 射作像装置。
28. ２８．無機誘電体層が有機溶媒に対して実質的に不浸透性である請求項２６記載 の放射作像装置。
29. ２９．前記面の特徴が、約２５０℃までの温度で構造的な完全さを保つ材料で構 成されている請求項２７記載の放射作像装置。
30. ３０．支持アイランドがポリイミド材料で構成されている請求項２９記載の放射 作像装置。